انواع دیود

دیود چیست؟

دیود یکی از المان‌های الکترونیکی است که جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می‌دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می‌دهند. این خاصیت آن‌ها باعث شده بود تا در سال‌های اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی، به آن دریچه یا (Valve) هم اطلاق شود. از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی جریان را از خود عبور می‌دهد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (قطب مثبت پیل به آند و قطب منفی به کاتد) آنرا آماده کار کنید. مقدار ولتاژی که باعث می‌شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا (forward voltage drop) نامیده می‌شود که چیزی حدود ۰.۶ تا ۰.۷ ولت می‌باشد. از طرف دیگر دیود قطعه‌الکترونیکی است که از به هم چسباندن دو نوع ماده n. و p. (هر دو از یک جنس، سیلیسیم یا ژرمانیم) ساخته می‌شود. چون دیود یک قطعه دو پایانه است، کریستال نیمه هادی نوع p. دارای بار الکتریکی مثبت و کریستال نیمه هادی n. دارای بار الکتریکی منفی می‌باشد.

بایاس دیود:
وصل کردن ولتاژ به دیود را بایاس کردن دیود می‌گویند. اعمال ولتاژدر دو سر پایانه‌هایش سه حالت را پیش می‌آورد.

دیود بی بایاس یا بدون تغذیه:
که ولتاژ دو سر دیود برابر صفر است و جریان خالص بار در هر جهت برابر صفراست.

بایاس مستقیم یا تغذیه مستقیم:

که ولتاژ دو سر دیود بزرگتر از صفر است که الکترون‌ها را در ماده n. و حفره‌ها را در ماده p. تحت فشار قرار می‌دهد تا یون‌های مرزی با یکدیگر ترکیب شده و عرض ناحیه تهی کاهش یابد. (بایاس مستقیم دیود)

بایاس معکوس:
تغذیه با بایاس معکوس که ولتاژ دو سر دیود کوچکتر از صفر است، یعنی ولتاژ به دو سر دیود طوری وصل می‌شود که قطب مثبت آن به ماده n. و قطب منفی آن به ماده p. وصل گردد و به علت کشیده شدن یون‌ها به کناره عرض ناحیه تهی افزایش می‌یابد (بایاس معکوس دیود).

انواع دیود:

۱- فتو دیود

۲- دیودنور دهنده LED

۳- دیود زنر

۴- دیود خازنی (واراکتور)

۵- دیود اتصال نقطه‌ای

۶-دیود تونلی

فتو دیود (Photo Diode):

فتو دیود که به آن دیود نوری نیز می‌گویند مانند دیود معمولی از اتصال دو نیمه هادی نوع N. و P. ساخته می‌شود با این تفاوت که محل اتصال نیمه هادی‌ها، با مواد پلاستیکی سیاه پوشیده نمی‌شود بلکه برای اینکه نور به محل اتصال نیمه هادی‌ها برسد معمولاً آن محل را توسط شیشه و یا مواد پلاستیکی شفاف می‌پوشانند. روی اکثر فتودیود‌ها یک لنز بسیار کوچک نصب می‌شود تا نور تابیده شده به آن منطقه را متمرکز کرده و به محل پیوند برساند.

دیود نوری

فتودیود همیشه در بایاس معکوس به کار می‌رود و با تابش نور به محل اتصال نیمه‌های های آن، پیوند‌های کووالانس موجود در ناحیه تخلیه در اثر انرژی نور تابیده شده شکسته شده و جریان معکوس فتودیود افزایش می‌یابد. هر چه نور تابیده شده به محل اتصال نیمه هادی‌ها بیشتر باشد مقدار جریان معکوس فتودیود بیشتر می‌شود و بر عکس، هر چه نور تابیده شده به محل پیوند کمتر باشد مقدار جریان معکوس فتودیود کمتر می‌شود.

دیود نور دهنده یا LED:

این نوع دیود که غالبا از بلور نیمه هادی گالیم-آرسنیک بدست می‌آید با قرارگرفتن در بایاس مستقیم ودر حالی که شدت جریان به اندازه کافی باشد، شروع به تابش نور می‌کند. این نور در محل اتصال دو نیمه هادی و به دلیل آزاد شدن انرژی پیوند‌ها در حین ترکیب است و به صورت تابش است، تولید می‌شود، نور این قطعه به جنس به کار گرفته شده در نیمه هادی وابسته است. این دیود در رنگ و شکل‌های گوناگــــونی به چشم می‌خورد، از موارد استفاده این دیود می‌توان مواردی همچون گوشی موبایل، دستگاه‌های صوتی و تصویری و پنل‌های خودرو رانام برد، تست این دیود با مولتی متردیجیتال مثل دیود معمولی است، ولی اگر با مولتی متر آنالوگ که در حالت اهم باشد، این دیود را تست کنیم ممکن است درحین تست اگر سالم باشد، روشن شود، با مولتی متر عقربه‌ای از یک طرف اهم نشان می‌دهد و ازطرف دیگر عقربه نباید حرکت کند، ال‌ای دی ضمن اینکه در اشکال و رنگ‌های گوناگون وجود دارد، ولتاژ‌های کاری آن‌ها نیز تفاوت دارد ممکن است ۱.۷ یا ۳ یا ۵ ولت باشد، پس موقع کار با ال‌ای دی قبل از وصل کردن ولتاژ مشخّصات آن را مدّ نظر قرار دهید، ولی اگر دسترسی به مشخّصات آن امکان پذیر نیست، برای روشن کــردن آن از ولتاژ کم مثلا ۱.۵ ولت شروع کرده و اگر نور آن غیر طبیعی است، کم کم ولتاژ را زیاد کنید، این لامپ چند مزایا بر لامپ‌های معمولی دارد که عبارتند از::

۱- کوچک بودن و نیاز به فضای کم

۲- محکم بودن و داشتن عمر طولانی (حدود صد هزار ساعت کار)

۳- قطع و وصل سریع نور

۴- تلفات حرارتی کم

۵- ولتاژ کار کم، بین ۱.۷ ولت تا ۳.۳ ولت

۶- جریان کم حدود چند میلی آمپر با نور قابل رویت

۷- توان کم، حدود ۱۰ تا ۱۵۰ میلی وات

دیود زنر:

دیود زنر، نوعی دیود است که نه تنها امکان عبور جریان در یک جهت، نظیر هر دیود دیگری را می‌دهد، بلکه در صورتی که ولتاژ از حد خاصی بیشتر شود، در بایاس معکوس نیز امکان عبور جریان در جهت عکس را می‌دهد. این حد ولتاژ، به عنوان ولتاژ زنر شناخته شده است و برای دیود‌های زنر با ولتاژ شکست ۱.۸V تا ۲۰۰V ثابت است. بنابراین، دیود‌های زنر، از صدمه دیدن مدارها، جلوگیری می‌کنند. برخلاف دیود‌های بهمنی، چنین دیودهایی، اتصالات p-n دارای ناخالصی زیاد دارند و ناخالص‌سازی به انحاء مختلفی برای به دست آوردن ولتاژ‌های شکست زنر مختلف انجام می‌شود. این دیودها، بیشتر برای کنترل ولتاژ در مدار‌های الکتریکی، استفاده می‌شوند.

دیود‌های واریکاپ یا واراکتور یا خازنی:

این دیود‌های واراکتور، که دیود‌های واریکاپ هم نامیده می‌شوند، دیود‌هایی با ظرفیت متغیر و اتصالات استاندارد p-n هستند که همیشه در بایاس معکوس عمل می‌کنند. در این حالتِ بایاس-معکوس، ظرفیت‌های متغیر هم‌زمان با ولتاژ متغیر نشان می‌دهند. با افزایش ولتاژ معکوس، ظرفیت دیود واراکتور کاهش می‌یابد. میزان ناخالصی، مقدار ظرفیت را کنترل می‌کند که به معنی ناخالصی بیشتر برای بازه‌ی ظرفیتی بیشتر دیود است. این دیود‌های واراکتور، عمدتاً در مدار‌های فرکانس-رادیویی استفاده می‌شوند که در آن‌ها برای تنظیم مدار، مثلاً در تجهیزات ارتباطی، مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دلیلی است که چرا به این دیودها، دیود‌های تنظیم کننده نیز گفته می‌شود.

دیود اتصال نقطه ای:

دیود‌های معمولی در بایاس معکوس ایجاد ظرفیت خازنی (حدود PF) می‌کنند. اگر بخواهیم در فرکانس‌های بالا به کار می‌بریم، به علت ظرفیت خازنی در بایاس معکوس، جریان در مدار عبور می‌کند. چون در فرکانس‌های بالا مقاومت دیود کم می‌شود. برای جلوگیری از این کار از دیود اتصال نقطه‌ای استفاده می‌کنیم.

دیود تونلی:

دیود تونلی از دو قطعه نیمه هادی نوع N. و P. که غالباً از جنس ژرمانیوم و گالیم آرسنید می‌باشند ساخته می‌شود. میزان ناخالصی نیمه هادی‌های N. و P. در دیود تونلی نسبت به دیود معمولی بسیار زیاد است (حدود چند هزار برابر)، که این موضوع خود باعث به وجود آمدن یک ناحیه تخلیه بسیار نازک در محل پیوند می‌شود که عرض آن حدود ۰.۰۱ عرض ناحیه تخلیه در دیود‌های معمولی است. ناحیه نازک باعث می‌شود که حامل‌های زیادی به جای اینکه در ولتاژ‌های پایین از آن عبور نمایند از آن تونل بزنند.

نسبت جریان پیک به جریان دره در کاربرد‌های این دیود بسیار مهم است. این نسبت برای ژرمانیوم ۱۰ به یک و برای گالیم آرسنید ۲۰ به یک می‌باشد. جریان پیک در دیود تونلی می‌تواند بین چند میکروآمپر تا چند صد آمپر متغیر باشد در حالی که ولتاژ دره دو سر دیود از حدود ۰.۶ ولت تجاوز نمی‌کند. به همین دلیل است که اتصال ولتمتری با باتری ۱.۵ ولت، به طور نادرست به دو سر دیود تونلی به آن صدمه می‌زند.